인터넷 프로토콜

3. IP 주소 체계

현재 널리 사용되는 IP 주소 체계는 다음과 같다.

• IPv4
• IPv6

3. 1. 주소 지정 방식

• 유니캐스트: 발신자와 수신자 간의 "일대일" 연결을 사용하여 단일 특정 노드에 메시지를 전달한다. 각 목적지 주소는 단일 수신자 엔드포인트를 고유하게 식별한다.
• 브로드캐스트: "일대다" 연결을 사용하여 네트워크의 모든 노드에 메시지를 전달한다. 단일 데이터그램 (또는 패킷)이 발신자 한 곳에서 브로드캐스트 주소와 관련된 모든 잠재적 다중 엔드포인트로 라우팅된다. 네트워크는 브로드캐스트 범위(일반적으로 전체 네트워크 서브넷) 내의 모든 수신자에게 도달하는 데 필요한 만큼 데이터그램을 자동으로 복제한다.
• 멀티캐스트: "일대다-다수" 또는 "다대다-다수" 연결을 사용하여 메시지 수신에 관심이 있는 노드 그룹에 메시지를 전달한다. 데이터그램은 단일 전송으로 여러 수신자에게 동시에 라우팅된다. 멀티캐스트는 대상 주소가 접근 가능한 모든 노드가 아닌 하위 집합을 지정한다는 점에서 브로드캐스트와 다르다.
• 애니캐스트: "일대일-다수" ^[4] 연결을 사용하여 노드 그룹 중 임의의 하나에게 메시지를 전달하며, 일반적으로 소스에 가장 가까운 노드에 전달한다. 데이터그램은 동일한 대상 주소로 식별되는 잠재적 수신자 그룹의 단일 멤버에게 라우팅된다. 라우팅 알고리즘은 거리 또는 비용 측정을 기준으로 그룹에서 가장 가까운 단일 수신자를 선택한다.

4. 버전 역사

빈트 서프와 로버트 칸이 1974년 5월 전기 전자 기술자 협회에 "패킷 네트워크 상호 통신을 위한 프로토콜"이라는 논문을 발표하면서 인터넷 프로토콜의 역사가 시작되었다.^[5] 이들은 패킷 교환 방식을 사용하여 네트워크 노드 간 자원을 공유하는 인터네트워킹 프로토콜을 제안했다. 초기에는 연결 지향 링크와 데이터그램 서비스를 모두 포함하는 "전송 제어 프로그램"이 핵심 구성 요소였으나, 이후 모듈식 구조로 분리되어 전송 제어 프로토콜(TCP)과 인터넷 프로토콜(IP)로 나뉘었다. 이 모델은 국방부(DoD) 인터넷 모델 또는 인터넷 프로토콜 스위트(TCP/IP)로 알려지게 되었다.

인터넷 프로토콜의 발전 과정은 다음과 같다.

IPv4는 현재 인터넷 계층에서 가장 널리 사용되는 프로토콜이며, 1981년 RFC 791에 정의되었다. IPv4는 32비트 주소 체계를 사용한다. IP 주소 고갈 문제에 대한 해결책으로 IPv6가 개발되었으며, IPv6는 128비트 주소 체계를 사용한다.

1994년 4월 1일, 인터넷 엔지니어링 태스크 포스는 만우절 농담으로 IPv9를 발표하기도 했다.^[14]

5. 신뢰성

인터넷 프로토콜(IP)은 최선형 전달 방식을 따르기 때문에, 데이터 손상, 패킷 손실, 중복, 순서 변경 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 신뢰성 문제는 인터넷 프로토콜 제품군의 상위 계층 프로토콜에서 해결한다.^[16][17] 예를 들어, 전송 제어 프로토콜(TCP)은 데이터를 애플리케이션에 전달하기 전에 올바른 순서로 정렬하기 위해 네트워크 데이터를 데이터 버퍼에 저장한다.

IPv4는 IP 패킷 헤더의 오류를 검사하기 위해 헤더 체크섬을 사용한다. 라우팅 노드는 체크섬 검사에 실패한 패킷을 폐기한다. 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)을 통해 오류 알림을 보낼 수 있지만, 라우팅 노드가 양쪽 끝 노드에 오류를 알릴 의무는 없다. 반면 IPv6는 링크 계층 기술이 충분한 오류 감지 기능을 제공한다고 가정하여 헤더 체크섬을 사용하지 않아 라우팅 속도 향상을 꾀한다.^[16][17]

6. 링크 용량 및 성능

인터넷은 동적 특성과 구성 요소의 다양성으로 인해, 특정 경로가 실제로 요청된 데이터 전송을 수행할 수 있거나 적합하다는 보장을 할 수 없다. 기술적인 제약 중 하나는 주어진 링크에서 가능한 데이터 패킷의 크기이다. 로컬 링크의 최대 전송 단위(MTU) 크기를 검사하는 기능이 있으며, 대상까지의 전체 의도 경로에 대해 경로 MTU 탐색을 사용할 수 있다.^[18]

IPv4 인터넷워킹 계층은 링크 MTU가 초과되면 전송을 위해 데이터그램을 더 작은 단위로 자동 분할한다. IP는 순서가 잘못된 조각을 다시 정렬하는 기능을 제공한다.^[19] IPv6 네트워크는 네트워크 요소에서 단편화를 수행하지 않지만, 경로 MTU를 초과하지 않도록 최종 호스트와 상위 계층 프로토콜이 필요하다.^[20]

전송 제어 프로토콜(TCP)은 세그먼트 크기를 MTU보다 작게 조정하는 프로토콜의 예이다. 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP) 및 ICMP는 MTU 크기를 무시하므로, IP가 크기가 큰 데이터그램을 단편화하도록 한다.^[21]

7. 보안

아파넷(ARPANET)과 초기 인터넷 설계 단계에서는 공용, 국제 네트워크의 보안 측면과 요구 사항을 적절하게 예측할 수 없었다. 결과적으로, 많은 인터넷 프로토콜은 네트워크 공격과 이후의 보안 평가에서 강조된 취약점을 보였다. 2008년에는 문제점의 철저한 보안 평가와 완화 방안이 발표되었고,^[22] IETF는 추가 연구를 진행해 왔다.^[23] IP는 다양한 공격에 취약하며, 2008년에 포괄적인 취약성 평가가 대책 제안과 함께 공개되었고,^[46] 이후 IETF 내에서 대책을 검토 중이다.^[47]

참조

_[1] 보고서 The Economics of Transition to Internet Protocol version 6 (IPv6) https://www.oecd-ili[...] OECD 2020-12-04
_[2] 웹사이트 The TCP/IP Guide http://www.tcpipguid[...] 2017-07-22
_[3] 웹사이트 IP Technologies and Migration — EITC http://www.eitc.org/[...] 2020-12-04
_[4] 논문 Tabu search algorithm for routing, modulation and spectrum allocation in elastic optical network with anycast and unicast traffic https://www.scienced[...] 2015-03-14
_[5] 논문 A Protocol for Packet Network Intercommunication https://www.cs.princ[...] 2020-04-06
_[6] 웹사이트 Internet Experiment Note Index https://www.rfc-edit[...] 2024-01-21
_[7] 웹사이트 Where is IPv1, 2, 3, and 5? https://blog.alertlo[...] 2020-03-25
_[8] IETF Draft Internetwork Protocol Specification Version 2 https://www.rfc-edit[...] 2022-10-06
_[9] IETF Internetwork Protocol Specification Version 4 https://www.rfc-edit[...] 2024-02-11
_[10] 웹사이트 IPv6 Adoption in 2021 https://labs.ripe.ne[...] 2021-09-20
_[11] 웹사이트 IPv6 https://www.google.c[...] 2023-05-19
_[12] 웹사이트 It was almost IPv7 http://archive.oreil[...] 2015-07-04
_[13] 웹사이트 IP Version Numbers https://www.iana.org[...] 2019-07-25
_[14] IETF A Historical Perspective On The Usage Of IP Version 9 1994-04-01
_[15] IETF TCP and UDP with Bigger Addresses (TUBA), A Simple Proposal for Internet Addressing and Routing 1992-06
_[16] IETF section 6.2
_[17] IETF
_[18] 서적 Wireless Communication https://books.google[...] S. Chand Publishing 2020-12-11
_[19] 서적 Inside TCP/IP New Riders Publishing 1997
_[20] 웹사이트 IPv6 Fragmentation https://www.arbornet[...] Arbor Networks 2016-09-10
_[21] 웹사이트 Basic Journey of a Packet https://community.br[...] Symantec 2014-05-04
_[22] 문서 Security Assessment of the Internet Protocol http://www.cpni.gov.[...] CPNI 2008-07
_[23] IETF Security Assessment of the Internet Protocol version 4 2011-07
_[24] 웹사이트 IPとは？ 意味や使い方 https://kotobank.jp/[...] 2023-05-17
_[25] 웹사이트 IPv4 アドレスの枯渇に際して http://www.wide.ad.j[...]
_[26] 문서 IPv4における "internet datagram"、IPv6における "packet"
_[27] 문서 The internet protocol provides for transmitting blocks of data called datagrams from sources to destinations
_[28] 문서 packet an IPv6 header plus payload.
_[29] 문서 The internet modules use the addresses carried in the internet header to transmit internet datagrams toward their destinations.
_[30] 문서 IPv4における "internet header"、IPv6における "IPv6 header"
_[31] 문서 IPv4における "data portion"、IPv6における "payload"
_[32] 문서 the IPv6 payload, i.e., the rest of the packet following this IPv6 header
_[33] 문서 This is done by passing the datagrams from one internet module to another until the destination is reached.
_[34] 문서 Internet protocol interfaces on one side to the higher level host-to-host protocols and on the other side to the local network protocol.
_[35] 문서 This protocol is called on by host-to-host protocols in an internet environment. This protocol calls on local network protocols to carry the internet datagram to the next gateway or destination host.
_[36] 문서 IPv4 specification
_[37] 문서 IPv4 specification
_[38] 문서 IPv4 specification
_[39] 서적 Inside TCP/IP New Riders Publishing 1997
_[40] 웹사이트 Basic Journey of a Packet http://www.securityf[...]
_[41] 논문 A Protocol for Packet Network Intercommunication 1974-05
_[42] 웹사이트 CIO council adds to IPv6 transition primer http://www.gcn.com/p[...]
_[43] IETF RFC ASSIGNED INTERNET MESSAGE VERSIONS 1978-09-28
_[44] 웹사이트 China disowns IPv9 hype http://www.theregist[...]
_[45] IETF RFC A Historical Perspective On The Usage Of IP Version 9 1994-04-01
_[46] 웹사이트 Security Assessment of the Internet Protocol (IP)(archived version) https://web.archive.[...]
_[47] 웹사이트 Security Assessment of the Internet Protocol version 4 (IPv4) http://tools.ietf.or[...]